頂板破碎條件下綜采工作面安全快速搬家技術(shù)的研究

程?hào)|山

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司， 山西 大同 037004）

1 5202 工作面概況

1）同煤集團(tuán)中某個(gè)礦井中5202 作業(yè)面處于5號(hào)煤層中，作業(yè)面的走向及傾向分別為1 780 m 和230 m，煤層的傾角處于2°～4°，煤層的厚度處于4.1～11.9 m 之間，采放厚度的平均值為8 m。作業(yè)面的直接頂為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖等，其結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，并且包含了一些完整的植物化石，厚度為8.3 m。直接底則為泥巖、中砂巖，其較為密實(shí)，結(jié)構(gòu)為塊狀，質(zhì)地較脆，節(jié)理過于發(fā)育，厚度為2.98 m[1]。

2）工作面設(shè)備：采煤機(jī)所用型號(hào)為MG 500/1340-WD；前部及后部刮板運(yùn)輸所采用的型號(hào)分別為SGZ1000/1400 和SGZ1200/400；轉(zhuǎn)載機(jī)的型號(hào)為SZZ1200/700；破碎機(jī)的型號(hào)為PCM525；皮帶機(jī)所采用的型號(hào)為DSJ120-150-2×355；過渡液壓支架和中間液壓支架分別有8 臺(tái)和126 臺(tái)，其型號(hào)為ZFG15000/8/45 和ZF15000/24/45；BRW400 啟1.5乳化液泵站；RX400 啟5 乳化液箱。

2 5202 工作面搬家工藝

2.1 背景條件

本礦井處于山區(qū)的附近，地面呈現(xiàn)出溝壑發(fā)育，再由于降水量較少，且沒有植被的覆蓋，導(dǎo)致地表水出現(xiàn)泄流。同時(shí)地下水的來源過于匱乏，巖石的含水層不具備較強(qiáng)的富水性。在這種狀況下，5202 作業(yè)面不具備較好的地質(zhì)條件，底板及頂板的巖層呈現(xiàn)為分化破碎，采用正常的打錨桿來掩護(hù)撤架的形式不能正常使用，并且工作的難度較大，對礦工的人身安全造成了極大的威脅，支護(hù)設(shè)備及材料需要較大的投資，導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)的大量損失。

為了有效處理上述問題，確保作業(yè)面迅速搬家，決定5202 作業(yè)面實(shí)施了開機(jī)道的撤架。通過進(jìn)行鉆孔注漿來加以穩(wěn)固，掛設(shè)相應(yīng)的纖維網(wǎng)，設(shè)置鋼棚，補(bǔ)設(shè)錨索及錨桿，通過單體液壓來進(jìn)行支護(hù)，確保作業(yè)面實(shí)現(xiàn)安全撤架。

2.2 準(zhǔn)備工作

在5202 作業(yè)面上事先設(shè)置好搬家機(jī)道，其寬度為9.54 m，其中液壓支架的長度和撤架機(jī)道的寬度分別為5.5 m 和4 m。作業(yè)面的采高維持3.5 m，并且作業(yè)面的開采必須要平直。對于頂板過于破碎，頂板及底板不具備穩(wěn)定性等因素，應(yīng)當(dāng)提前采取相應(yīng)的措施來加固頂板[2]。

1）馬麗散固結(jié)劑。首先運(yùn)用馬麗散NS 來加固頂板，本產(chǎn)品會(huì)逐漸滲入到裂隙及空隙之中，并形成固化，具備較高的抗性和粘結(jié)強(qiáng)度，遇水則發(fā)生反應(yīng)等特點(diǎn)，可以用來穩(wěn)固煤體及巖體的縫隙。

2）注漿加固方案。對支架較為破碎的區(qū)域，在作業(yè)面設(shè)置兩排鉆孔，上一排的注漿孔與頂板之間保持0.5 m 的距離，下一排的注漿孔與底板保持1.8 m的距離。注漿孔的半徑為21 mm，上一排注漿孔保持20°的仰角，深度處于4～4.5 m，下一排注漿孔保持5°的仰角，深度處于3～3.5 m。封孔保持1.5～2 m 的深度。

開掘機(jī)道采取機(jī)組截割的形式，每一次截割保持0.8 m 的深度，每進(jìn)行3 m 的開掘，則必須依據(jù)頂板破碎的實(shí)際狀況來設(shè)計(jì)下一步分加固方案。

2.3 支護(hù)方案

1）鋪柔性樹脂纖維網(wǎng)。5202 作業(yè)面在回撤的時(shí)候，作業(yè)面向停采線推進(jìn)至30 m 的部位就停止放煤，與停采線相距18 m 的時(shí)候開始設(shè)置柔性網(wǎng)，采取兩片整網(wǎng)，分別為120 m×19 m 和135 m×19 m，中間壓茬搭接5 m。同時(shí)在進(jìn)行掛網(wǎng)之前，需要將絞盤、定滑輪等安裝好，重復(fù)截割、拉架等一系列操作，直至停止開采，并沿著煤壁向下鋪設(shè)2.0 m 的柔性網(wǎng)。

2）錨桿、錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。5202 綜采作業(yè)面持續(xù)推進(jìn)，直至其與停采線相互4 m 之時(shí)，加強(qiáng)錨桿及錨索的支護(hù)，錨索采用的為鋼絞線，其規(guī)格為：Φ17.8 mm×13 000 mm，間距與排距分別為1 750 mm 和1 200 mm，托板的規(guī)格為300 mm×30 mm×16 mm；幫錨桿所采用的是圓鋼錨桿，其規(guī)格為Φ18 mm×1 800 mm，間距與排距均為1 000 mm，碟形托扳規(guī)格為150 mm×150 mm×8 mm，錨桿、錨索應(yīng)與柔性樹脂纖維網(wǎng)壓實(shí)，保證柔性網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生扭曲及折疊的問題，見圖1。

圖1 掛網(wǎng)及聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)示意圖

3）架走向工字鋼棚。在完成搬家機(jī)道之后，在支架頂梁上設(shè)置戧柱，架棚之間保持1.75 m 的距離，工字鋼的一端采用支架前梁進(jìn)行支護(hù)，后一端則利用貼幫單體柱來進(jìn)行支撐，且要與作業(yè)面的煤壁保持100 mm 的距離，以此推斷，直至整排支架前端都可以實(shí)現(xiàn)支護(hù)。

2.4 回撤方案

1）將絞車設(shè)置在采空區(qū)，并做好壓俄柱。在1 號(hào)過渡支架的頂梁前端設(shè)置滑輪，降架之后，拉出1 號(hào)支架，并確保其與作業(yè)面相平行，運(yùn)輸?shù)酵獠?。在以往的柔性網(wǎng)中設(shè)置有效的液壓支柱來保護(hù)頂板，相繼撤出2 號(hào)、3 號(hào)過渡支架。

2）利用絞車與滑輪相結(jié)合來出4 號(hào)、5 號(hào)支架，并以此作為掩護(hù)支架，交錯(cuò)靠近待拆除支架，提高掩護(hù)架。之后再降下待拆除的支架前梁，促使其與頂板相脫離。

3）降低待拆除的支架，拆掉管路，之后再利用絞車將其牽出，并裝車運(yùn)輸?shù)酵狻?/p>

4）拉出支架之后，應(yīng)當(dāng)在采空區(qū)進(jìn)行有效的單體支護(hù)，確保其穩(wěn)固在護(hù)頂柔性網(wǎng)中，避免出現(xiàn)空頂作業(yè)。

5）最后環(huán)節(jié)所撤出的兩組支架，采取相互交錯(cuò)及掩護(hù)的形式，利用巷道內(nèi)部的絞車將其拖出，見圖2。

2.5 注意事項(xiàng)

圖2 5202 工作面回撤拆除示意圖

1）液壓支架等大型儀器必須與單體相結(jié)合，單體下端應(yīng)當(dāng)設(shè)置厚度超出10 mm 的木板，以避免單體發(fā)生傾斜時(shí)會(huì)傷害到人。

2）對支架的初撐力加以明確。單體注液之后必須進(jìn)行可靠的支護(hù)，確保其具備防倒措施。

3）操作人員必須重視自身的安全，采取單體頂架之前必須做出相應(yīng)的警告，液壓支架采取單體頂架來對方位進(jìn)行調(diào)整，支架周邊只有配置兩個(gè)人員來進(jìn)行操作，其余人員必須要撤退到10 m 之外。

4）支架完成調(diào)向之后，必須進(jìn)行單體卸液，并搬運(yùn)到安全范圍之內(nèi)，使其不會(huì)對施工操作產(chǎn)生影響。

2.6 安全管理

1）對地質(zhì)構(gòu)造的變化加以預(yù)測。地質(zhì)構(gòu)造是對綜采頂板破碎造成阻礙的關(guān)鍵因素，因此必須對5202 作業(yè)面所處區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造變化進(jìn)行預(yù)測與研究，開展地質(zhì)的預(yù)測，這樣才可以對煤礦進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或者采取有效的措施來管理頂板[3]。

2）對礦井的涌水量及地表的塌陷區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格觀測，及時(shí)把握涌水量的變化狀況，明確臨近礦井的開采狀況，掌握涌水狀況及采空范疇，避免其出現(xiàn)越界開采，導(dǎo)致巷道之間彼此融通，采空區(qū)及古空積水會(huì)涌入到礦井中，進(jìn)而導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。

3）在進(jìn)行回撤的時(shí)候應(yīng)當(dāng)重視瓦斯及毒害氣體的檢測，對煤層滲水及頂板淋水的狀況進(jìn)行詳細(xì)觀察，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即上報(bào)到調(diào)度室，并且要及時(shí)追蹤排水管路，將巷道低洼部位的積水進(jìn)行清除，在回撤的過程中必須要重視頂板的管理。

4）做好防治措施。在進(jìn)行回撤的施工時(shí)，其中存在較多的風(fēng)險(xiǎn)因素，應(yīng)當(dāng)遵照相關(guān)要求來進(jìn)行軌道的鋪設(shè)、絞車的安裝等一系列操作，避免產(chǎn)生各種類型的事故，如跑車故障等。

5）加強(qiáng)礦工培訓(xùn)教育。對員工進(jìn)行理論知識(shí)培訓(xùn)工作，促使他們意識(shí)到頂板破碎的危害及事先做好搬家準(zhǔn)備的意義，同時(shí)積極引導(dǎo)礦工理論結(jié)合實(shí)際來開展開采工作，從而增強(qiáng)煤炭開采作業(yè)的科學(xué)性。

3 結(jié)語

在破碎頂板條件下，5202 綜采作業(yè)面若要確保收尾的安全性、搬家的快速性，其關(guān)鍵在于切實(shí)執(zhí)行各個(gè)技術(shù)的保障措施。考慮鋼棚超前架設(shè)、樹脂纖維網(wǎng)的鋪設(shè)等因素，確保作業(yè)面的設(shè)備回撤、頂板控制等各項(xiàng)技術(shù)的保障措施之間的協(xié)調(diào)適應(yīng)性，以確保作業(yè)面設(shè)備的安全回撤，從而增強(qiáng)礦井生產(chǎn)的安全性及高效性。